EP0913914A1 - Double excitation electrical machine, in particular an alternator for a motor vehicle - Google Patents

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EP0913914A1
EP0913914A1 EP19980402484 EP98402484A EP0913914A1 EP 0913914 A1 EP0913914 A1 EP 0913914A1 EP 19980402484 EP19980402484 EP 19980402484 EP 98402484 A EP98402484 A EP 98402484A EP 0913914 A1 EP0913914 A1 EP 0913914A1
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machine
excitation
stator
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Dokou Antoine Akemakou
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details
    • H02K21/04Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04Machines with one rotor and two stators

Abstract

Machine électrique, comportant au moins un stator (201, 211) et un rotor (205), le stator (201, 211) comportant au moins un bobinage d'induit logé dans au moins une paire d'encoches, le rotor (205) comportant des moyens de commutation de flux aptes à sélectivement établir des circuits magnétiques fermés passant autour des brins du ou des bobinages d'induits, caractérisée en ce que les moyens de commutation de flux comprennent au moins un aimant (208) permanent apte à établir un flux magnétique se bouclant sur lui même dans une direction circonférentielle du rotor (205), et au moins un bobinage d'excitation (209) apte à établir localement un flux magnétique réglable dans une direction circonférentielle inverse de celle du flux produit par le ou les aimants (208). <IMAGE>Electric machine, comprising at least one stator (201, 211) and one rotor (205), the stator (201, 211) comprising at least one armature winding housed in at least one pair of notches, the rotor (205) comprising flux switching means capable of selectively establishing closed magnetic circuits passing around the strands of the armature winding (s), characterized in that the flux switching means comprise at least one permanent magnet (208) capable of establishing a magnetic flux looping on itself in a circumferential direction of the rotor (205), and at least one excitation winding (209) capable of locally establishing an adjustable magnetic flux in a circumferential direction opposite to that of the flux produced by the one or more magnets (208). <IMAGE>

Description

La présente invention a trait d'une façon générale aux machines tournantes telles que les alternateurs pour véhicules automobiles.The present invention relates generally to rotary machines such as alternators for motor vehicles.
La génératrice mono ou polyphasée que constitue un alternateur classique de véhicule automobile comporte généralement un stator à l'intérieur duquel tourne un rotor pourvu d'un bobinage d'excitation. Ce bobinage est alimenté par des balais en contact avec deux bagues collectrices prévues sur une partie en saillie de l'arbre du rotor.The single or multi-phase generator that constitutes a conventional alternator of motor vehicle generally comprises a stator inside which turns a rotor provided with an excitation winding. This winding is powered by brushes contact with two slip rings provided on a projecting part of the shaft of the rotor.
On connaít déjà, notamment par EP 0 707 374 des machines tournantes dans lesquelles les bobinages du stator sont excités à la fois par des aimants permanents et des bobines et dans lesquelles on contrôle par commutation le courant délivré par l'induit au niveau du ou des bobinages d'excitation, l'inversion du courant d'excitation servant à diminuer le flux des aimants aux grandes vitesses.We already know, in particular from EP 0 707 374 rotating machines in which the stator windings are excited by both permanent magnets and coils and in which we control by switching the current delivered by armature at excitation winding (s), reversing excitation current used to reduce the flux of magnets at high speeds.
Toutefois, du fait que le courant d'excitation est par nature, dans ce type de machine, un courant alternatif bidirectionnel, une telle commutation nécessite le recours à un pont de commutation en "H", dont le coût est élevé.However, due to the fact that the excitation current is by nature, in this type of machine, bidirectional alternating current, such switching requires recourse to an "H" switching bridge, the cost of which is high.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients et à proposer une machine tournante, en particulier un alternateur, dans laquelle la régulation du courant délivré puisse s'effectuer en jouant sur l'excitation, et dans laquelle, malgré le recours à des aimants permanents pour effectuer cette excitation, celle-ci puisse être variée entre une excitation nulle ou essentiellement nulle et une excitation maximale.The present invention aims to overcome these drawbacks and to propose a machine rotating, in particular an alternator, in which the regulation of the current delivered can be done by playing on excitement, and in which, despite the use of permanent magnets to perform this excitation, this can be varied between a zero or essentially zero excitation and maximum excitation.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une machine dans laquelle l'excitation varie dans de telles limites grâce à l'application d'un courant d'excitation qui varie lui aussi entre une valeur nulle et une valeur maximale.Another object of the invention is to provide a machine in which the excitation varies within such limits thanks to the application of an excitation current which also varies between a zero value and a maximum value.
Un autre but de l'invention est de proposer une structure de machine tournante à double entrefer et un seul rotor qui est axialement compacte et d'une puissance massique plus importante.Another object of the invention is to propose a structure of a rotating machine with double air gap and a single rotor which is axially compact and of a power greater mass.
Ainsi la présente invention propose une machine électrique à commutation de flux, comportant un stator et un rotor, le stator comportant au moins un bobinage d'induit logé dans au moins une paire d'encoches, le rotor comportant des moyens aptes à sélectivement établir des circuits magnétiques fermés passant autour des brins du ou des bobinages d'induits, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent au moins un aimant permanent apte à établir un flux magnétique se bouclant sur lui même dans une direction circonférentielle du rotor, et au moins un bobinage d'excitation apte à établir localement un flux magnétique réglable dans une direction circonférentielle inverse de celle du flux produit par le ou les aimants.Thus the present invention provides an electrical machine with switching flux, comprising a stator and a rotor, the stator comprising at least one winding armature housed in at least one pair of notches, the rotor comprising means capable of selectively establishing closed magnetic circuits passing around the strands armature winding (s), characterized in that said means comprise at less a permanent magnet able to establish a magnetic flux looping around it even in a circumferential direction of the rotor, and at least one winding excitation capable of locally establishing a magnetic flux adjustable in one direction circumferential opposite to that of the flux produced by the magnet (s).
Une telle structure de régulation permet en effet l'utilisation d'un régulateur classique à un interrupteur pour le réglage de l'excitation, ce qui divise par quatre le coût dû aux interrupteurs par rapport aux machines à courant bidirectionnel.Such a regulatory structure indeed allows the use of a regulator classic with a switch for adjusting the excitation, which divides by four the cost due to switches compared to bidirectional current machines.
Avantageusement, le rotor comporte le long de sa périphérie une alternance d'une pluralité d'aimants permanents et de bobinages d'excitation.Advantageously, the rotor comprises along its periphery an alternation a plurality of permanent magnets and excitation coils.
Notamment, de préférence, le rotor présente une alternance d'une pluralité d'aimants permanents et de structures en H, qui définissent des encoches dans lesquelles les bobinages d'excitation sont reçus.In particular, preferably, the rotor has an alternation of a plurality permanent magnets and H-shaped structures, which define notches in which excitation coils are received.
Ces structures en H permettent d'avoir des longueurs réduites pour les têtes de bobines, ce qui diminue les résistances et par voie de conséquence les pertes Joules d'excitation. Le rendement est donc amélioré.These H-structures allow for reduced lengths for the coils, which decreases the resistances and consequently the Joules losses of excitement. The yield is therefore improved.
De préférence encore, la machine comporte un stator interne et un stator externe.More preferably, the machine includes an internal stator and a stator. external.
Un des avantages d'une telle structure par rapport à une structure classique de machine tournante à double rotors tient à la faible inertie de son rotor.One of the advantages of such a structure compared to a conventional structure of rotating machine with double rotors due to the low inertia of its rotor.
Une telle structure est avantageusement utilisée comme alternateur-démarreur à forte puissance massique étant donné qu'elle est compacte axialement et doit délivrer une forte puissance en sortie sur les deux stators.Such a structure is advantageously used as an alternator-starter with high specific power since it is axially compact and must deliver high output power on both stators.
L'invention concerne également un rotor d'une machine électrique hybride à double excitation du type précité.The invention also relates to a rotor of a hybrid electric machine with double excitation of the aforementioned type.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaítront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique sous forme développée d'un ensemble de rotor et de stator d'une machine tournante selon une forme de réalisation simplifiée de l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle d'un ensemble de rotor et de stator d'une machine triphasée réalisée selon l'invention ;
  • la figure 3 est une vue schématique sous forme développée d'un ensemble de rotor et de stator d'une machine tournante selon une autre forme de réalisation de l'invention ;
  • la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle d'un ensemble de rotor et de stator d'une machine conforme à un autre mode de réalisation de l'invention.
  • Other aspects, objects and advantages of the present invention will appear better on reading the following detailed description of a preferred embodiment thereof, given by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which :
    • Figure 1 is a schematic view in developed form of a rotor and stator assembly of a rotary machine according to a simplified embodiment of the invention;
    • Figure 2 is a partial cross-sectional view of a rotor and stator assembly of a three-phase machine produced according to the invention;
    • Figure 3 is a schematic view in developed form of a rotor and stator assembly of a rotary machine according to another embodiment of the invention;
    • Figure 4 is a partial cross-sectional view of a rotor and stator assembly of a machine according to another embodiment of the invention.
    En référence tout d'abord à la figure 1, on a représenté un stator 1 et un rotor 5 pouvant équiper une machine électrique monophasée selon l'invention.Referring first to Figure 1, there is shown a stator 1 and a rotor 5 able to equip a single-phase electric machine according to the invention.
    Le stator 1 comporte une carcasse annulaire 2 constituée de deux parties qui définissent une structure annulaire continue. A la périphérie intérieure de cette structure est ménagée une pluralité d'encoches 3 qui reçoivent les brins d'une bobine d'induit 4. Ces encoches 3 sont en un nombre pair et sont régulièrement réparties à la périphérie du stator 1.The stator 1 comprises an annular carcass 2 made up of two parts which define a continuous annular structure. At the inner periphery of this structure a plurality of notches 3 are provided which receive the strands of an armature coil 4. These notches 3 are in an even number and are regularly distributed around the periphery of the stator 1.
    Le rotor 5 est défini par une succession de structures 6 en H, qui alternent avec des logements 7 dans lesquels sont reçus des aimants permanents 8.The rotor 5 is defined by a succession of structures 6 in H, which alternate with housings 7 in which permanent magnets 8 are received.
    Les encoches extérieures et intérieures 6a et 6b que définissent les structures 6 en H reçoivent les brins 9 d'une bobine d'excitation, qui sont reliées à des moyens 10 pour leur alimentation par un courant d'excitation réglable.The exterior and interior notches 6a and 6b defined by the structures 6 in H receive the strands 9 of an excitation coil, which are connected to means 10 for their supply by an adjustable excitation current.
    Ces structures 6 en H et les aimants permanents 8 sont régulièrement répartis sur le rotor 5. Le nombre d'aimants 8 et le nombre de structures 6 en H correspondent l'un et l'autre au nombre de paires de pôles de la machine tournante, c'est à dire à la moitié du nombre d'encoches 3. Plus précisément, les aimants 8 et les structures 6 en H sont répartis de telle sorte que lorsqu'une encoche extérieure 6a est au droit d'une encoche 3 du stator, les aimants 8 de part et d'autre de cette structure en H sont au droit des encoches 3 qui sont de part et d'autre de la première encoche 3.These structures 6 in H and the permanent magnets 8 are regularly distributed over the rotor 5. The number of magnets 8 and the number of structures 6 in H correspond to one and the other to the number of pairs of poles of the rotating machine, i.e. half the number of notches 3. More precisely, the magnets 8 and the structures 6 in H are distributed so that when an outer notch 6a is in line with a notch 3 of the stator, the magnets 8 on either side of this H-shaped structure are at the right of notches 3 which are on either side of the first notch 3.
    L'orientation N/S des aimants permanents 8 est telle qu'en l'absence de courant dans les bobines 9, ils engendrent un flux magnétique essentiellement circonférentiel sur le rotor 5, dans le sens des flèches indiquées sur la figure 1.The N / S orientation of the permanent magnets 8 is such that in the absence of current in the coils 9, they generate an essentially circumferential magnetic flux on the rotor 5, in the direction of the arrows indicated in Figure 1.
    Ainsi, en l'absence de courant d'excitation, aucun champ ne va circuler à travers le stator 1 (ou seulement une partie négligeable), et ce quelle que soit la position angulaire du rotor 5, si bien qu'aucun courant (sauf un courant négligeable) ne va être engendré dans le bobinage d'induit 4.Thus, in the absence of excitation current, no field will flow through stator 1 (or only a negligible part), whatever the position angular of rotor 5, so that no current (except a negligible current) is going to be generated in the armature winding 4.
    L'excitation de la machine est donc nulle.The excitation of the machine is therefore zero.
    Si maintenant un courant unidirectionnel est amené à circuler dans la bobine d'excitation 9 de manière à engendrer un flux magnétique dans le sens opposé à celui créé par les aimants 8, cette opposition force le flux des aimants 8 et des bobines 9 à traverser l'entrefer et à s'étendre dans le stator 1, lorsque le courant d'excitation est suffisant.If now a unidirectional current is caused to flow in the coil excitation 9 so as to generate a magnetic flux in the opposite direction to that created by the magnets 8, this opposition forces the flux of the magnets 8 and the coils 9 to cross the air gap and extend into stator 1, when the excitation current is sufficient.
    Il en résulte qu'une force électromotrice d'induit va être engendrée.As a result, an electromotive armature force will be generated.
    On comprend que la valeur de cette force électromotrice dépend de l'amplitude du champ magnétique créé par la bobine 9 d'excitation, pour varier entre une valeur sensiblement nulle et une valeur maximale.We understand that the value of this electromotive force depends on the amplitude of the magnetic field created by the excitation coil 9, to vary between a value substantially zero and a maximum value.
    Les aimants 8 et la bobine d'excitation 9 sont dimensionnés pour que les flux de la bobine d'excitation soient du même ordre de grandeur que ceux de l'aimant, pour des intensités de courant d'excitation raisonnables.The magnets 8 and the excitation coil 9 are dimensioned so that the fluxes of the excitation coil are of the same order of magnitude as those of the magnet, for reasonable excitation current intensities.
    Ainsi, en régulant les variations de courant dans la bobine 9, on régule non seulement le flux de la bobine d'excitation 9, mais également le flux des aimants 8 dans le stator. Par conséquent, avec la structure qui vient d'être décrite, on régule le fonctionnement de la machine électrique avec un simple courant unidirectionnel.Thus, by regulating the current variations in the coil 9, we regulate not only the flux of the excitation coil 9, but also the flux of the magnets 8 in the stator. Consequently, with the structure which has just been described, we regulate the operation of the electric machine with a simple unidirectional current.
    La régulation est par exemple réalisée au moyen d'un seul transistor commandé par un microprocesseur de régulation.The regulation is for example carried out by means of a single controlled transistor by a regulation microprocessor.
    On va maintenant décrire en référence à la figure 2 un exemple de réalisation d'une machine polyphasée selon la présente invention.We will now describe with reference to Figure 2 an embodiment of a polyphase machine according to the present invention.
    On a repris pour les éléments de la machine tournante de la figure 1 qui se retrouvent sur cette figure 2 la même numérotation de référence augmentée de 100We repeated for the elements of the rotary machine of Figure 1 which find in this figure 2 the same reference numbering increased by 100
    Cette machine, en l'espèce triphasée, comprend un rotor 105 qui est identique à celui de la figure 1 et qui comporte une pluralité de structures 106 en H qui alternent avec des aimants permanents 108, les évidements définis par ces structures en H recevant les brins d'une bobine d'excitation 109.This machine, in this case three-phase, comprises a rotor 105 which is identical to that of FIG. 1 and which comprises a plurality of structures 106 in H which alternate with permanent magnets 108, the recesses defined by these H-shaped structures receiving the strands of an excitation coil 109.
    Les aimants permanents 108 sont reçus dans des logements 107 dont la profondeur est légèrement inférieure à l'épaisseur radiale du rotor 105. The permanent magnets 108 are received in housings 107 whose depth is slightly less than the radial thickness of the rotor 105.
    Le stator 121 est continu en direction circonférentielle et est réalisé de façon conventionnelle par empilage de tôles. Ce stator 121 possède six encoches 103 par paire de pôles de rotor, ces différentes encoches 103 étant définies par des dents intérieures 122 réparties angulairement de façon essentiellement régulière. Ces encoches 103 reçoivent les brins répartis des différents bobinages de phase 104a, 104b, 104c, trois encoches 103 successives à la périphérie du stator comportant respectivement des brins desdits trois bobinages de phase.The stator 121 is continuous in the circumferential direction and is produced so conventional by stacking sheets. This stator 121 has six notches 103 per pair rotor poles, these different notches 103 being defined by internal teeth 122 distributed angularly in an essentially regular manner. These notches 103 receive the distributed strands of the different phase windings 104a, 104b, 104c, three successive notches 103 at the periphery of the stator respectively comprising strands of said three phase windings.
    La machine de cette figure 2 opère selon le même principe que celle de la figure 1.The machine of this figure 2 operates on the same principle as that of the figure 1.
    En particulier, lorsqu'aucune excitation n'est appliquée au niveau de la bobine d'excitation 109, les aimants permanents 108 coopèrent pour produire un flux magnétique circulant pratiquement seulement dans le rotor, et les bobinages de phases du stator délivrent donc un courant sensiblement nul.In particular, when no excitation is applied to the coil excitation 109, the permanent magnets 108 cooperate to produce a flux magnetic flow practically only in the rotor, and the phase windings stator therefore deliver a substantially zero current.
    En revanche, l'établissement d'une excitation dans le sens inverse du champ créé par les aimants permanents 108 provoque des phénomènes de bouclage de champs autour des différents brins des bobinages de phases 104a, 104b, 104c, de telle sorte que la machine engendre lors de la rotation du rotor à une vitesse donnée une force électromotrice triphasée, qui varie sensiblement entre zéro et une valeur maximale lorsque l'on fait varier le courant d'excitation entre zéro et une valeur d'excitation maximale.On the other hand, the establishment of an excitation in the opposite direction of the field created by permanent magnets 108 causes field looping phenomena around the different strands of the phase windings 104a, 104b, 104c, so that the machine generates during the rotation of the rotor at a given speed a force three-phase electromotive, which varies appreciably between zero and a maximum value when the excitation current is varied between zero and an excitation value maximum.
    Dans les exemples illustrés sur les figures 1 et 2, les rotors 5 et 105 sont emmanchés sur des arbres (non représentés) en des matériaux amagnétiques ou isolés des ensembles aimants permanents/structures en H/bobines d'excitation par des matériaux amagnétiques.In the examples illustrated in FIGS. 1 and 2, the rotors 5 and 105 are fitted on trees (not shown) in non-magnetic or isolated materials sets of permanent magnets / H-structures / excitation coils by non-magnetic materials.
    D'autres modes de réalisation sont encore possibles.Other embodiments are still possible.
    Notamment, ainsi qu'on l'a illustré sur les figures 3 et 4, il est possible de prévoir que le rotor est monté entre un stator externe et un stator interne.In particular, as illustrated in FIGS. 3 and 4, it is possible to provide that the rotor is mounted between an external stator and an internal stator.
    On a repris pour les éléments de la variante illustrée sur la figure 1 que l'on retrouve sur la variante des figures 3 et 4 les mêmes numérotation de référence augmentées de 200. We used for the elements of the variant illustrated in Figure 1 that we found on the variant of Figures 3 and 4 the same reference numbering increased by 200.
    Ainsi, la machine illustrée sur ces figures 3 et 4 comporte un stator externe 201 et un rotor 205 identiques au stator 1 et au rotor 5.Thus, the machine illustrated in these Figures 3 and 4 includes an external stator 201 and a rotor 205 identical to the stator 1 and to the rotor 5.
    Notamment, le rotor 205 est constitué d'une succession de pièces 206 en H alternant avec des aimants permanents 208, les encoches définies par les pièces en H les brins d'une bobine d'excitation 209.In particular, the rotor 205 consists of a succession of parts 206 in H alternating with permanent magnets 208, the notches defined by the H-pieces strands of an excitation coil 209.
    Le stator externe 201 est quant à lui constitué par un empilage de tôles et il présente à sa périphérie intérieure une succession d'encoches 203 recevant un bobinage d'induit 204.The external stator 201 is constituted by a stack of sheets and it has on its inner periphery a succession of notches 203 receiving a winding armature 204.
    Le rotor 205 tourne entre ce stator externe 201 et un stator interne 211 qui est également constitué par un empilement de tôles et présente à sa périphérie intérieure une succession d'encoches 213 recevant également un bobinage d'induit 214. Le nombre d'encoches 213 est identique au nombre d'encoches 203, lesdites encoches 213 étant disposées au droit desdites encoches 203.The rotor 205 rotates between this external stator 201 and an internal stator 211 which is also consisting of a stack of sheets and present at its inner periphery a succession of notches 213 also receiving an armature winding 214. The number of notches 213 is identical to the number of notches 203, said notches 213 being arranged in line with said notches 203.
    Le fonctionnement de cette structure de machine est similaire à celui des machines illustrées sur les figures 1 et 2.The operation of this machine structure is similar to that of machines illustrated in Figures 1 and 2.
    En l'absence de courant d'excitation, le champ magnétique des aimants permanents 208 tourne dans le rotor 205. Aucun courant n'est généré dans les bobines d'induit 204 et 214 lors de la rotation du rotor 205.In the absence of excitation current, the magnetic field of the magnets permanent 208 rotates in rotor 205. No current is generated in the coils armature 204 and 214 during rotation of the rotor 205.
    Par contre, lorsqu'un courant d'excitation est généré, le flux magnétique des aimants 208 est forcé à s'étendre à travers les deux entrefers jusqu'aux stators intérieurs et extérieurs 201 et 211 et une f.e.m. est générée dans les bobinages d'induit 204, 214.On the other hand, when an excitation current is generated, the magnetic flux of the magnets 208 is forced to extend through the two air gaps to the interior stators and exteriors 201 and 211 and an f.e.m. is generated in the armature windings 204, 214.
    On notera que les bobinages d'induit des deux stators 201 et 211 étant indépendants, cette structure se prête avantageusement à la réalisation d'une machine triphasée bitension, le premier stator pouvant fonctionner à 14 volts, le second à 24 volts, 48 volts ou 96 volts selon les besoins du réseau de bord du véhiculeIt will be noted that the armature windings of the two stators 201 and 211 being independent, this structure is advantageously suitable for making a machine three-phase dual voltage, the first stator being able to operate at 14 volts, the second at 24 volts, 48 volts or 96 volts depending on the needs of the vehicle's on-board network
    Bien entendu, plusieurs structures du type de celles qui viennent d'être décrites peuvent être montées en parallèle ou en série.Of course, several structures of the type which have just been described can be mounted in parallel or in series.
    Par ailleurs, on observera que les machines des figures 1 à 4 peuvent le cas échéant être soumises à une magnétisation initiale ou à une remagnétisation.Furthermore, it will be observed that the machines of FIGS. 1 to 4 can do so if necessary be subjected to an initial magnetization or to a re-magnetization.
    Plus précisément, si les aimants sont montés dans le stator sans avoir été préalablement magnétisés, il suffit d'alimenter les bobinages d'excitation sous un courant inverse du courant d'excitation normal. On crée dans le rotor un champ magnétique circonférentiel de même sens que celui produit par les aimants permanents, et ce champ est capable de magnétiser ou de remagnétiser les aimants. Cet établissement d'un champ inverse de magnétisation ou de remagnétisation peut être effectué par exemple à l'aide de moyens de commutation à semi-conducteurs, que l'homme du métier saura mettre au point sans difficulté. Cette opération peut être effectuée soit à bord du véhicule, avec l'énergie électrique fournie par la batterie, soit en atelier dans le cadre d'une opération d'entretien.More specifically, if the magnets are mounted in the stator without having been previously magnetized, it suffices to supply the excitation windings with a reverse current of normal excitation current. We create in the rotor a field circumferential magnetic in the same direction as that produced by permanent magnets, and this field is capable of magnetizing or remagnetizing the magnets. This establishment of a reverse field of magnetization or remagnetization can be performed for example using semiconductor switching means, that the skilled person will be able to develop without difficulty. This operation can be carried out either on board the vehicle, using the electrical energy supplied by the battery, or workshop as part of a maintenance operation.
    En outre, on notera que la mise en place de bobinages sur les structures en H est facilitée par la forme de ces structures et peut se faire séparément par rapport à la mise en place des aimants permanents.In addition, it will be noted that the installation of coils on the H-structures is facilitated by the shape of these structures and can be done separately from the layout in place of permanent magnets.
    Et lorsque les aimants sont magnétisés, l'assemblage du rotor sur le ou les stators est d'autant plus facilité que du fait que le flux des aimants permanents se ferme dans le rotor, il n'y a pas de risque que la structure du rotor se plaque sur les pièces ferromagnétiques que constituent notamment les stators interne ou externe.And when the magnets are magnetized, the assembly of the rotor on the stators is made easier by the fact that the flow of permanent magnets closes in the rotor, there is no risk of the rotor structure getting stuck on the parts ferromagnetic elements which constitute in particular the internal or external stators.
    Par rapport aux structures de l'art antérieur, les nouvelles structures proposées permettent une amélioration de rendement de 10 à 20 %.Compared to the structures of the prior art, the new structures proposed allow a yield improvement of 10 to 20%.
    Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées.Of course, the present invention is in no way limited to the forms of realization described and represented.
    En particulier, on peut réaliser à partir des enseignements qui précèdent des machines fonctionnant aussi bien en génératrice qu'en moteur tel que, par exemple, un alterno-démarreur de véhicule automobile, et des machines possédant un nombre de phases quelconque.In particular, one can carry out from the foregoing teachings machines operating both in generator and in engine such as, for example, a motor vehicle alternator-starter, and machines having a number of any phases.
    De plus, la réalisation du bobinage d'excitation autour des éléments en H (bobinage torique) facilite naturellement leur tenue à la force centrifuge contrairement au bobinage des machines à pôles saillants.In addition, the realization of the excitation winding around the elements in H (toroidal winding) naturally facilitates their resistance to centrifugal force unlike winding machines with salient poles.
    On sait que le principal inconvénient des alternateurs à aimants permanents utilisés dans l'automobile tient au fait d'une présence permanente d'un flux utile généré par les aimants d'où un risque de perte du fonctionnement de la régulation ce qui peut entraíner des surtensions conduisant jusqu'à la destruction totale ou partielle des éléments constituant le réseau de bord. La structure proposée élimine ce problème puisque, en l'absence d'excitation, le flux des aimants est neutralisé car il ne peut se fermer à travers le stator.We know that the main drawback of permanent magnet alternators used in the automobile is due to the fact of a permanent presence of a useful flow generated by the magnets hence a risk of loss of the functioning of the regulation which can lead to overvoltages leading to the total or partial destruction of elements constituting the on-board network. The proposed structure eliminates this problem since, in the absence of excitation, the flux of the magnets is neutralized because it cannot close through the stator.

    Claims (10)

    1. Machine électrique, comportant au moins un stator (1, 101 ; 201, 211) et un rotor (5, 105 ; 205), le stator (1, 101 ; 201, 211) comportant au moins un bobinage d'induit logé dans au moins une paire d'encoches, le rotor (5, 105, 205) comportant des moyens aptes à sélectivement établir des circuits magnétiques fermés passant autour des brins du ou des bobinages d'induits, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent au moins un aimant (8, 108, 208) permanent apte à établir un flux magnétique se bouclant sur lui même dans une direction circonférentielle du rotor (5, 105, 205), et au moins un bobinage d'excitation (9, 109, 209) apte à établir localement un flux magnétique réglable dans une direction circonférentielle inverse de celle du flux produit par le ou les aimants (8, 108, 208).Electric machine, comprising at least one stator (1, 101; 201, 211) and a rotor (5, 105; 205), the stator (1, 101; 201, 211) comprising at least one winding armature housed in at least one pair of notches, the rotor (5, 105, 205) comprising means capable of selectively establishing closed magnetic circuits passing around the strands of the armature winding (s), characterized in that said means comprise at least one permanent magnet (8, 108, 208) capable of establishing a magnetic flux is looping on itself in a circumferential direction of the rotor (5, 105, 205), and at at least one excitation winding (9, 109, 209) capable of locally establishing a flux magnetic adjustable in a circumferential direction opposite to that of the product flow by the magnet (s) (8, 108, 208).
    2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor (5, 105 ; 05) comporte le long de sa périphérie une alternance d'une pluralité d'aimants (8, 108, 208) permanents et de bobinages d'excitation (9, 109, 209).Machine according to claim 1, characterized in that the rotor (5, 105 ; 05) comprises along its periphery an alternation of a plurality of magnets (8, 108, 208) permanent and excitation windings (9, 109, 209).
    3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rotor (5, 105 ; 05) présente une alternance d'une pluralité d'aimants (8, 108, 208) permanents et de structures en H, qui définissent des encoches dans lesquelles les bobinages d'excitation (9, 109, 209) sont reçus.Machine according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the rotor (5, 105; 05) has an alternation of a plurality of magnets (8, 108, 208) permanent and H-shaped structures, which define notches in which the excitation coils (9, 109, 209) are received.
    4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un stator (1, 101 ; 201, 211) interne et un stator (1, 101 ; 201, 211) externe.Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has an internal stator (1, 101; 201, 211) and an external stator (1, 101; 201, 211).
    5. Machine selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux stators (201, 211) comportent le même nombre d'encoches, lesdites encoches s'étendant au droit les unes des autres.Machine according to claim 4, characterized in that the two stators (201, 211) have the same number of notches, said notches extending at right each other.
    6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour établir à l'aide du ou des bobinages d'excitation (9, 109, 209) un champ magnétique inverse de magnétisation ou de remagnétisation du ou des aimants (8, 108, 208) permanents.Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises means for establishing using the excitation winding (s) (9, 109, 209) a reverse magnetic field of magnetization or remagnetization of the one or more permanent magnets (8, 108, 208).
    7. Alternateur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est constitué par une machine selon l'une des revendications 1 à 6.Motor vehicle alternator, characterized in that it consists of a machine according to one of claims 1 to 6.
    8. Machine tournante bi-tension, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une machine selon l'une des revendications 5 et 6.Bi-voltage rotating machine, characterized in that it is constituted by a machine according to one of claims 5 and 6.
    9. Alternateur-démarreur, caractérisé en ce qu'il est constitué par une machine selon la revendication 8.Alternator-starter, characterized in that it consists of a machine according to claim 8.
    10. Rotor de machine électrique hybride à double excitation comportant des moyens aptes à sélectivement établir des circuits magnétiques fermés passant autour des brins du ou des bobinages d'induits, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent au moins un aimant permanent apte à établir un flux magnétique se bouclant sur lui même dans une direction circonférentielle dudit rotor (5, 105 ; 205), et au moins un bobinage d'excitation (9, 109, 209) apte à établir localement un flux magnétique réglable dans une direction circonférentielle inverse de celle du flux produit par le ou les aimants (8, 108, 208).Rotor of a double excitation hybrid electric machine comprising means capable of selectively establishing closed magnetic circuits passing around the strands of the armature winding (s), characterized in that said means comprise at least one permanent magnet capable of establishing a magnetic flux looping over it even in a circumferential direction of said rotor (5, 105; 205), and at least one excitation winding (9, 109, 209) capable of locally establishing a magnetic flux adjustable in a circumferential direction opposite to that of the flow produced by the or the magnets (8, 108, 208).
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